專利名稱：薄膜晶體管液晶顯示器面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管液晶顯示器(Thin Film Transistor LiquidCrystal Display，TFT-LCD)面板的制作方法，特別是涉及一種掃描線及數(shù)據(jù)線位于同一平面，藉此避免掃描線/數(shù)據(jù)線交錯區(qū)域短路的TFT-LCD面板制作方法。
現(xiàn)有技術(shù)隨著電子資訊產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，液晶顯示器(1iquid crystal display.LCD)的應用范圍以及市場需求也不斷在擴大，從小型產(chǎn)品，如電子血壓計，到可攜帶式資訊產(chǎn)品，如個人數(shù)位助理(PDA)、筆記型電腦(notebook)，以至于未來非?？赡苌虡I(yè)化的大畫面顯示器，均可見到液晶顯示器被廣泛應用于其上。由于液晶顯示器的結(jié)構(gòu)非常薄膜晶體管液晶顯示器時，掃描線與數(shù)據(jù)線交錯區(qū)域或是薄膜晶體管往往容易發(fā)生無法預期的制程或人為因素而使得液晶顯示器產(chǎn)品最后產(chǎn)生點缺陷或線缺陷。
請參考圖1，圖1為現(xiàn)有TFT-LCD的部分布局上視圖?，F(xiàn)有技術(shù)是利用五道光刻工藝(PEP)于一透明玻璃基板上形成TFT-LCD10。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中TFT-LCD的掃描線18以及數(shù)據(jù)線36則是定義于不同平面，且垂直交錯于一交錯(cross over)區(qū)14。薄膜晶體管源極32是電性連接于數(shù)據(jù)線36，薄膜晶體管漏極34需另外透過一介層洞(via hole)41(于現(xiàn)有的第四道PEP制程中形成)與像素電極42電連接。
請參考圖2A至2E，圖2A至2E為現(xiàn)有制作TFT-LCD的剖面示意圖。
如圖2A所示，現(xiàn)有制作TFT-LCD面板的方法是先在玻璃基板11的表面上沉積一第一金屬層，接著進行一第一光刻工藝，以于玻璃基板11的表面上分別于晶體管區(qū)12形成一柵極電極16以及一通過交錯區(qū)14的掃描線18。
如圖2B所示，接著在玻璃基板11上依次沉積一柵極絕緣層(gateinsulator)22以及一半導體層(semiconductor layer)24與一高摻雜半導體層(heavily doped semiconductor laver)26。接著進行一第二光刻工藝蝕刻掉晶體管區(qū)12之外的摻雜半導體層及半導體層，以形成薄膜晶體管的有源區(qū)域。
如圖2C所示，隨后在摻雜半導體層和柵極絕緣層上方沉積一第二金屬層，并進行一第三光刻工藝來定義第二金屬層的圖案，以于晶體管區(qū)12中形成薄膜晶體管的源極(source)32、漏極(drain)34，并同時定義形成一通過交錯區(qū)14的數(shù)據(jù)線36(data line)。
如圖2D所示，隨后于玻璃基板11上方沉積一由氧化硅或氮化硅所構(gòu)成的保護層38，并進行一第四光刻工藝，去除部分位于薄膜晶體管44的漏極34上方的保護層38，以于保護層38中形成一直達漏極34表面的介層洞41，并暴露出部分的漏極34。
如圖2E所示，最后于玻璃基板11上方全面形成一由氧化銦錫(indiumtin oxide，ITO)或是氧化銦鋅(indium zinc oxide，IZO)所構(gòu)成的透明導電層40，并進行一第五光刻工藝，以形成一與薄膜晶體管14的漏極34電性連接的像素電極(pixel electrode)42。
由上可知，現(xiàn)有TFT-LCD面板的制作方法乃采數(shù)據(jù)線36與掃描線18上下交錯配置于不同平面的架構(gòu)。此外，現(xiàn)有TFT-LCD面板的制作方法中，因為需要進行五次黃光暨蝕刻程序，因此薄膜晶體管液晶顯示器非常容易因為各種缺陷而影響生產(chǎn)良率，而且當所生產(chǎn)的液晶面板尺寸越來越大時，此種問題將會更形嚴重。尤其是數(shù)據(jù)線36與掃描線18同時通過的交錯區(qū)14以及晶體管區(qū)12附近，常會因為位于下層的掃描線18或柵極電極16的平臺(taper)形狀不夠良好、掃描線18或柵極線條(gate line)的底切(under cut)現(xiàn)象、金屬噴出(metal eruption)現(xiàn)象以及半導體層24與柵極絕緣層22中存在不預期的污染微粒(particle)等因素，于沉積第二金屬層之后，產(chǎn)生掃描線18與數(shù)據(jù)線36的短路(gate-signal short)現(xiàn)象。由上述可知，傳統(tǒng)TFT-LCD面板的制作技術(shù)不論在制作步驟、制程良率以及產(chǎn)品構(gòu)造上均未臻理想，而尤待進一步克服改善。
因此，在TFT-LCD面板的設計上，如何降低沉積或蝕刻制程的次數(shù)，以避免上述掃描線與數(shù)據(jù)線短路等問題，以維持一定的生產(chǎn)良率，便成為制作TFT-LCD面板時的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種薄膜晶體管液晶顯示器(Thin FilmTransistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)的制作方法，該TFT-LCD面板的掃描線及數(shù)據(jù)線是定義于同一平面，可避免掃描線/數(shù)據(jù)線交錯區(qū)發(fā)生短路現(xiàn)象。此外，本發(fā)明TFT-LCD面板的制作方法不需沉積一第二金屬層，因此可以簡化制程步驟，明顯提高制程效能以及成品率。
在本發(fā)明的最佳實施例，先提供一基板，該基板包括至少一像素區(qū)域、一用來形成一薄膜晶體管(TFT)的晶體管區(qū)以及一掃描線/數(shù)據(jù)線交錯區(qū)，首先于該基板的表面上沉積一金屬層，進行一第一光刻工藝(photo-etching-process，PEP)，于該基板表面同時定義掃描線及與掃描線不相接觸的數(shù)據(jù)線，并于該晶體管區(qū)域內(nèi)形成該薄膜晶體管的柵極(gate)，然后依次沉積一柵極絕緣層(gate insulator)、一半導體層(semiconductor layer)與一高摻雜半導體層(heavily doped semiconductor layer)，接著進行一第二光刻工藝，去除該晶體管區(qū)之外的半導體層及高摻雜半導體層，以形成薄膜晶體管的有源區(qū)域(active region)。然后進行一第三光刻工藝，于柵極絕緣層中形成接觸洞(contact hole)，曝露出部分掃描線兩側(cè)的數(shù)據(jù)線，接著沉積一透明導電層(transparent conducting laver)，并填滿該接觸洞以跨接掃描線兩側(cè)的數(shù)據(jù)線。再進行一第四光刻工藝，以形成像素電極(pixel electrode)、源極(source)、漏極(drain)，并連接數(shù)據(jù)線與源極，最后于基板上沉積一保護層，并進行第五次光刻工藝，以暴露像素電極。
由于本發(fā)明的液晶顯示器制作方法，是將掃描線以及數(shù)據(jù)線置于同一平面，亦即于第一次光刻工藝時，即同時定義出掃描線及與掃描線不相接觸的數(shù)據(jù)線，再利用透明導電層加以跨接數(shù)據(jù)線，如此不僅可減少一次金屬沉積制程，更可避免交錯區(qū)域中的短路問題，進一步提升生產(chǎn)良率。


圖1為現(xiàn)有TFT-LCD的部分布局上視圖。
圖2A至E為現(xiàn)有制作TFT-LCD的剖面示意圖。
圖3為本發(fā)明TFT-LCD的部分布局上視圖。
圖4A至E為本發(fā)明制作TFT-LCD的剖面示意圖。
圖5為本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的TFT-LCD制程的流程比較圖。
附圖符號說明10TFT-LCD系統(tǒng) 11玻璃基板12晶體管區(qū) 14交錯區(qū)16柵極電極 18掃描線22柵極絕緣層24半導體層26高摻雜半導體層32源極34漏極 36數(shù)據(jù)線38保護層40透明導電層41介層洞42像素電極100TFT-LCD系統(tǒng) 101玻璃基板102掃描線 104數(shù)據(jù)線106柵極電極 108漏極110源極 112接觸洞區(qū)114像素電極 116晶體管區(qū)118交錯區(qū) 122金屬層124柵極絕緣層 126半導體層128高摻雜半導體層 130透明導電層132保護層 138接觸洞501沉積第一金屬層 502第一道光刻工藝503依次沉積柵極絕緣層/半導體層/高摻雜半導體層504第二道光刻工藝505沉積第二金屬層 506第三道光刻工藝507沉積保護層 508第四道光刻工藝509沉積透明導電層 510第五道光刻工藝521沉積第一金屬層 522第一道光刻工藝523依次沉積柵極絕緣層/半導體層/高摻雜半導體層524第二道光刻工藝525第三道光刻工藝526沉積透明導電層 527第四道光刻工藝528沉積保護層 529第五道光刻工藝
具體實施例方式
請參考圖3，圖3為本發(fā)明TFT-LCD系統(tǒng)100的布局上視圖。本發(fā)明方法是利用一五次光刻工藝于透明玻璃基板101(圖3未顯示)上形成TFT-LCD系統(tǒng)100，且基板101有可能為一石英基板或是一塑膠基板。如圖3所示，本發(fā)明的特色在于TFT-LCD的掃描線102及數(shù)據(jù)線104是位于同一平面，兩者垂直配置但在交錯區(qū)118內(nèi)不相接觸，而是利用一如圖中L型透明導電層130透過接觸洞138加以跨接，L型透明導電層130并電連接至薄膜晶體管的源極110。像素電極114直接與薄膜晶體管的漏極108電連接，不經(jīng)過任何接觸洞。此處，像素電極114與L型透明導電層132是由同一層透明導電材料所定義出來者。
請參考圖4A至4E，圖4A至4E為依據(jù)本發(fā)明一較佳實施例的TFT-LCD面板制程的剖面示意圖。如圖4A所示，首先在玻璃基板101的表面上全面沉積一金屬層，接著進行一第一光刻工藝，以于玻璃基板的表面定義該金屬層，以分別形成復數(shù)條掃描線102(位于區(qū)域118內(nèi))、多個與掃描線不相接觸的不連續(xù)的數(shù)據(jù)線段(data line section or data line strip)104(位于區(qū)域112內(nèi))，以及一柵極電極106(位于區(qū)域116內(nèi))。柵極電極106是連接于與其相對應的一掃描線。各個數(shù)據(jù)線段104是位于兩相鄰的掃描線之間，與同一平面的掃描線正交配置(見圖3)。以下為方便說明，將區(qū)域116稱為晶體管區(qū)，區(qū)域112稱為接觸洞區(qū)，而區(qū)域118稱為交錯區(qū)。在后續(xù)制程中，位于一掃描線兩側(cè)的數(shù)據(jù)線段104將藉由一通過交錯區(qū)118的透明導電層以及接觸洞互相電連接，以形成掃描線與數(shù)據(jù)線陣列。其中該金屬層可為一單層金屬層或為一多層復合金屬層。若是前者，則構(gòu)成該金屬層的材料為包括鉻、鉬或鎢鉬合金。若是后者，則構(gòu)成該雙層復合金屬的材料第一層為鋁或鋁合金，第二層包含鈦、鉻及鉬的合金層，或鎢鉬合金層。
如圖4B所示，接著在玻璃基板101上依次沉積一柵極絕緣層(gateinsulator)124、一半導體層(semiconductor layer)126以及一高摻雜半導體層(heavily doped semiconductor layer)128，并進行一第二光刻工藝，蝕刻掉薄膜晶體管區(qū)116以外的半導體層126與高摻雜半導體層128，以形成有源區(qū)域。其中柵極絕緣層124是為一單一(single)介電層或是一復合(cornposite)介電層，由氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNy)或是氮氧化硅(SiOxNy)所構(gòu)成。半導體層126亦被稱為有源層(active layer)，其是為一含氫的非晶硅層，并用來作為當薄膜晶體管被開啟時的通道(channel)之用。而高摻雜的半導體層128是用來提供透明導電層130與半導體層126之間歐姆式接觸(ohmic contact)以降低電阻。
如圖4C所示，接著進行第三光刻工藝，于柵極絕緣層124形成接觸洞138，曝露出部分掃描線102兩側(cè)的數(shù)據(jù)線104。
如圖4D所示，接著再沉積一透明導電層130將該接觸洞138填滿，利用該透明導電層130跨接掃描線120兩側(cè)的數(shù)據(jù)線段104。然后進行一第四光刻工藝，定義出直接電連接漏極108的像素電極114、源極110、漏極108及一通過交錯區(qū)118并連接數(shù)據(jù)線104與源極的L型透明導電層130。其中該透明導電層130由氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)或是氧化銦鋅(indiumzinc oxide，IZO)所構(gòu)成。
如圖4E所示，最后再沉積一由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅所構(gòu)成的保護層(passivation layer)132，并進行一第五光刻工藝，將像素電極114顯露出來。
為進一步了解本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的TFT-LCD制作方法的差異，請參考圖5。圖5為本發(fā)明的TFT-LCD與現(xiàn)有技術(shù)的TFT-LCD制程的流程比較圖?，F(xiàn)有TFT-LCD制作流程說明如下步驟501沉積第一金屬層；步驟502以第一道光刻工藝定義掃描線和柵極；步驟503連續(xù)沉積柵極絕緣層/半導體層/高摻雜半導體層；步驟504以第二道光刻工藝定義有源區(qū)域；步驟505沉積第二金屬層；步驟506以第三道光刻工藝定義數(shù)據(jù)線、源極、漏極與通道區(qū)；步驟507沉積保護層；步驟508以第四道光刻工藝定義接觸洞；步驟509沉積透明導電層；步驟510以第五道光刻工藝定義畫素電極；而本發(fā)明TFT-LCD制作流程說明如下步驟521沉積第一金屬層；步驟522以第一道光刻工藝定義掃描線、柵極及不與掃描線接觸的不連續(xù)的數(shù)據(jù)線段；
步驟523連續(xù)沉積柵極絕緣層/半導體層/高摻雜半導體層；步驟524以第二道光刻工藝定義有源區(qū)域；步驟525以第三道光刻工藝定義接觸洞；步驟526沉積透明導電層；步驟527以第四道光刻工藝定義源極、漏極、通道區(qū)域、畫素電極，并透過接觸洞跨接不連續(xù)的數(shù)據(jù)線段；步驟528沉積保護層；步驟529以第五道光刻工藝定義畫素電極；相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明是在第一次光刻工藝時，同時形成掃描線與不連續(xù)的多個數(shù)據(jù)線段，即掃描線與數(shù)據(jù)線是位同一平面，之后再于接觸洞區(qū)112內(nèi)的柵極絕緣層124蝕刻出接觸洞138，并利用一L型透明導電層130跨接掃描線102兩側(cè)的數(shù)據(jù)線段104及薄膜晶體管的源極110，如此不僅可減少一個金屬沉積的制程，更重要的是可以避免交錯區(qū)域的短路，進而提升制程效能與良率。
以上所述僅本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管液晶顯示器面板的制作方法，包括下列步驟提供一基板，其上沉積有一金屬層，該基板上包括有一晶體管區(qū)、一交錯區(qū)，以及一接觸洞區(qū)，其中該晶體管區(qū)是形成一薄膜晶體管；進行一第一光刻工藝，定義該金屬層，以于該基板上同時定義一掃描線、兩分別位于該掃描線兩側(cè)且與該掃描線不相接觸的數(shù)據(jù)線段，以及該薄膜晶體管的柵極；依次沉積一第一介電層(dielectric layer)、一半導體層(semiconductorlayer)與一高摻雜半導體層(heavily doped semiconductor laver)；進行一第二光刻工藝，以形成薄膜晶體管的有源區(qū)域(active region)；進行一第三光刻工藝，于該介電層形成接觸洞，曝露出部分該掃描線兩側(cè)的該數(shù)據(jù)線段；沉積一透明導電層(transparent conducting layer)，并填入該接觸洞；進行一第四光刻工藝，定義出像素電極(pixel electrode)、源極(source)、漏極(drain)，并連接數(shù)據(jù)線與源極；于基板上沉積一第二介電層；以及進行一第五光刻工藝，曝露像素電極。
2.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其中該基板是包括玻璃基板、石英基板或塑膠基板。
3.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其中該第一金屬層是為一單層金屬結(jié)構(gòu)，且構(gòu)成該第一金屬層的材料包括鉻(Cr)、鉬(Mo)或鎢鉬合金(MoWalloy)。
4.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其中該金屬層為一多層復合金屬結(jié)構(gòu)，且構(gòu)成該多層金屬結(jié)構(gòu)的材料含有鋁(Al)或以鋁為主要成分的合金、銅(Cu)或以銅為主要成分的合金。
5.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其中該第一介電層是作為柵極絕緣(gate insulating，GI)層，包括氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNy)或氮氧化硅(oxynitride，SiON)。
6.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其中該第二介電層是作為保護層(passivation layer)，包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
7.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其中該半導體層是為一非晶硅層(amorphous silicon layer，α-Silayer)、多晶硅層(polycrystal silicon layer)或單晶硅層(single crystal silicon layer)。
8.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其中該高摻雜半導體層是用以提供半導體層與透明導電層間的歐姆接觸(ohmic contact)。
9.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其中該透明導電層是由氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)或是氧化銦鋅(indium zinc oxide，IZO)所構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其中該數(shù)據(jù)線段與該掃描線是位同一平面。
11.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其中該數(shù)據(jù)線段與該掃描線于該交錯區(qū)，利用透明導電層加以跨接。
12.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其中在該第二光刻工藝中，可將該交錯區(qū)的該高摻雜半導體層及半導體層保留或去除。
全文摘要
一種薄膜晶體管液晶顯示器面板的制作方法，包括下列步驟首先于一基板上定義出一掃描線、一與掃描線不相接觸的數(shù)據(jù)線段以及一柵極，接著沉積一介電層、一半導體層以及一高摻雜半導體層以形成有源區(qū)域，然后蝕刻出一接觸洞，再沉積一透明導電層以連接掃描線兩側(cè)的數(shù)據(jù)線段，并蝕刻出像素電極、源極與漏極，最后再形成一保護層并曝露該像素電極。
文檔編號G03F7/00GK1542528SQ0312502
公開日2004年11月3日 申請日期2003年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月29日
發(fā)明者郭泰裕 申請人:友達光電股份有限公司